新能源汽車技術(shù) 第4章 純電動(dòng)汽車2.1

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1、規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 1 頁(yè)4 4.1 1 概述概述4 4.2 2 純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) 4 4.3 3 純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程4 4.4 4 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng) 4 4.5 5 純電動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)及行駛能耗純電動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)及行駛能耗4 4.6 6 純電動(dòng)汽車車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)純電動(dòng)汽車車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4 4.7 7 純電動(dòng)汽車車

2、型實(shí)例純電動(dòng)汽車車型實(shí)例 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 2 頁(yè)純電動(dòng)汽車是以電池為儲(chǔ)能單元，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車輛。通常，容量型動(dòng)力電池即可滿足使用要求，純電動(dòng)汽車的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟。缺點(diǎn)是充電速度慢，續(xù)駛里程短。因此適合于行駛路線相對(duì)固定，有條件進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間充電的車輛。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE

3、 ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 3 頁(yè) 1. 1.按用途分類按用途分類 按用途不同，按用途不同，純電動(dòng)汽車可以分為純電動(dòng)汽車可以分為 （1 1）純電動(dòng)轎車；）純電動(dòng)轎車； （2 2）電動(dòng)貨車；）電動(dòng)貨車； （3 3）電動(dòng)客車。）電動(dòng)客車。 2 2按驅(qū)動(dòng)形式分類按驅(qū)動(dòng)形式分類 按動(dòng)力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不同，純電動(dòng)汽車可以分為按動(dòng)力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不同，純電動(dòng)汽車可以分為 （1 1）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車；）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車； （2 2）交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車；）交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車； （3 3）雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車；）雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車； （4

4、 4）雙繞組電機(jī)電動(dòng)汽車；）雙繞組電機(jī)電動(dòng)汽車； （5 5）電動(dòng)輪電動(dòng)汽車。）電動(dòng)輪電動(dòng)汽車。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 4 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車組成與原理純電動(dòng)汽車組成與原理電動(dòng)汽車主要由電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。典型電動(dòng)汽車組成如右圖所示。典型電動(dòng)汽車組成框圖規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENG

5、INEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 5 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車組成與原理純電動(dòng)汽車組成與原理 汽車行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能（電流）通過控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪前進(jìn)或后退。電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能地節(jié)省蓄電池的能量。 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 6 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車組成與原理純電動(dòng)汽車組成與原理 1

6、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪等。它的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，并能夠在汽車減速制動(dòng)時(shí)，將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。 電動(dòng)汽車應(yīng)用較多的電動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，雖然在結(jié)構(gòu)上有許多獨(dú)到之處，如不需要離合器、變速器，并具有起步加速牽引力大，控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但它的整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)效率低，所以逐漸被其它驅(qū)動(dòng)類型電動(dòng)機(jī)替代。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車突出的優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、效率高、調(diào)速范圍寬和基本免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但其制造成本較高。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，成本將隨之降低

7、，這類電動(dòng)汽車將具有強(qiáng)大的生命力。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 7 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車組成與原理純電動(dòng)汽車組成與原理電動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)性能直接影響著汽車的性能指標(biāo)，該控制系統(tǒng)控制汽車在各類工況下的行駛速度、加速度和能源轉(zhuǎn)換情況。它類似于燃油汽車的加速踏板和變速器，包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器及各種傳感器，其中最關(guān)鍵的是電動(dòng)機(jī)逆變器。電動(dòng)機(jī)不同，控制器也有所不同。控制器將蓄電池直流電逆變成交流電后驅(qū)動(dòng)交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)輸出的

8、轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪，使電動(dòng)汽車行駛。有關(guān)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)內(nèi)容已在第3章中介紹。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 8 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車組成與原理純電動(dòng)汽車組成與原理 2電源系統(tǒng) 電源系統(tǒng)主要包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機(jī)等。它的功用是向電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測(cè)電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。 純電動(dòng)汽車的常用電源有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。 純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理不同，純電動(dòng)汽車主要是

9、指電池管理系統(tǒng)，它的主要功用是對(duì)電動(dòng)汽車用電池單體及整組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度監(jiān)測(cè)等。 有關(guān)電池的相關(guān)內(nèi)容已在第2章中介紹。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 9 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車組成與原理純電動(dòng)汽車組成與原理3輔助系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)主要包括輔助動(dòng)力源、空調(diào)器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、刮水器、收音機(jī)以及照明和除霜裝置等。輔助系統(tǒng)除輔助動(dòng)力源外，依據(jù)不同車型而不同。 輔助動(dòng)力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成。它的

10、功用是向動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)器及其它輔助設(shè)備提供動(dòng)力。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 10 頁(yè) 電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心部分，其性能決定著電動(dòng)汽車運(yùn)行性能的好壞。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置取決于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方式，可以有多種多樣。常見的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式如下圖所示。（1）第一種與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置方式一致，帶有變速器和離合器。只是將發(fā)動(dòng)機(jī)換成電動(dòng)機(jī)，屬于改造型電動(dòng)汽車。這種布置可以提高電動(dòng)汽車的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，增加低速時(shí)電動(dòng)汽

11、車的后備功率。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 11 頁(yè)（2）第二種取消了離合器和變速器。優(yōu)點(diǎn)是可以繼續(xù)沿用當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)汽車中的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，只需要一組電動(dòng)機(jī)和逆變器。這種方式對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求較高，不僅要求電動(dòng)機(jī)具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且要求具有較大的后備功率，以保證電動(dòng)汽車的起動(dòng)、爬坡、加速超車等動(dòng)力性。（3）第三種布置方式將電動(dòng)機(jī)裝到驅(qū)動(dòng)軸上，直接由電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。這種傳動(dòng)方式同樣對(duì)電動(dòng)機(jī)有較高的要求，大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和后備

12、功率，同時(shí)不僅要求控制系統(tǒng)有較高的控制精度，而且要具備良好的可靠性，從而保證電動(dòng)汽車行駛的安全、平穩(wěn)。純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置方案 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 12 頁(yè) 純電動(dòng)汽車與燃油汽車相比，具有以下特點(diǎn)： （1）無污染，噪聲低 電動(dòng)汽車無內(nèi)燃機(jī)汽車工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，有“零污染”的美稱；電動(dòng)汽車無內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲，電動(dòng)機(jī)的噪聲也較內(nèi)燃機(jī)小。但是，使用電動(dòng)汽車并非絕對(duì)無污

13、染，例如使用鉛酸蓄電池做動(dòng)力源，制造、使用中要接觸到鉛，充電時(shí)產(chǎn)生酸氣，會(huì)造成一定的污染；蓄電池充電所用的電力，在用煤炭作燃料時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO、SO2、粉塵等；隨著技術(shù)的發(fā)展，可以用其它電池做電動(dòng)汽車的電源，如發(fā)展水電、核電、太陽(yáng)能充電等。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 13 頁(yè) （2）能源效率高，多樣化 電動(dòng)汽車的研究表明，其能源效率已超過汽油機(jī)汽車，特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車更加適宜。電動(dòng)汽車停止時(shí)

14、不消耗電量，在制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速時(shí)能量的再利用。 另一方面，電動(dòng)汽車的應(yīng)用可有效地減少對(duì)石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽(yáng)能、風(fēng)力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負(fù)荷，減少費(fèi)用。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 14 頁(yè) （3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便 電動(dòng)汽車較內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

15、，運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)部件少，維修保養(yǎng)工作量小，當(dāng)采用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)無需保養(yǎng)維護(hù)，更重要的是電動(dòng)汽車易操縱。 （4）動(dòng)力電源使用成本高，續(xù)駛里程短 目前電動(dòng)汽車尚不如內(nèi)燃機(jī)汽車技術(shù)完善，尤其是動(dòng)力電源（電池）的壽命短，使用成本高。電池的儲(chǔ)能量小，一次充電后行駛里程不理想，電動(dòng)車的價(jià)格較貴。但從發(fā)展的角度看，隨著科技的進(jìn)步，投入相應(yīng)的人力物力，電動(dòng)汽車的問題會(huì)逐步得到解決。揚(yáng)長(zhǎng)避短，電動(dòng)汽車會(huì)逐漸普及，其價(jià)格和使用成本必然會(huì)降低。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)

16、院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 15 頁(yè) 1電機(jī)及控制技術(shù)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)屬于特種電機(jī)，是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件。要使電動(dòng)汽車有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速，足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動(dòng)態(tài)制動(dòng)強(qiáng)和能量回饋的性能。電動(dòng)汽車所用的電動(dòng)機(jī)正在向大功率、高轉(zhuǎn)速、高效率和小型化方向發(fā)展。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 16 頁(yè) 著電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。變結(jié)構(gòu)控制、

17、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、專家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。它們的應(yīng)用將使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)，參數(shù)變化具有魯棒性，可大大提高整個(gè)系統(tǒng)的綜合性能。 電動(dòng)汽車再生制動(dòng)控制系統(tǒng)可以節(jié)約能源、提高續(xù)駛里程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。再生制動(dòng)還可以減少剎車片的磨損，降低車輛故障率及使用成本。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 17 頁(yè) 2電池及管理技術(shù)電池是電動(dòng)

18、汽車的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車用電池要求比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)，但目前的電池能量密度低，電池組過重，續(xù)駛里程短，價(jià)格高，循環(huán)壽命有限。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 18 頁(yè)電動(dòng)汽車車用動(dòng)力蓄電池經(jīng)過3代的發(fā)展，已取得了突破性的進(jìn)展。第1代是鉛酸電池，由于其比能量較高、價(jià)格低和能高倍率放電，因此是目前唯一能大批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車用電池。第2代是堿性電池，主要有鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子和鋅空氣

19、等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程，但其價(jià)格卻比鉛酸電池高。只要能采用廉價(jià)材料，電動(dòng)汽車用鋰離子電池將獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，目前關(guān)鍵是要降低批量化生產(chǎn)的成本，提高電池的可靠性、一致性及壽命。第3代是以燃料電池為主的電池。燃料電池能量轉(zhuǎn)變效率、比能量和比功率都高，并且可以控制反應(yīng)過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進(jìn)行，因此是理想的汽車用電池。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 19 頁(yè) 電池組性

20、能直接影響整車的加速性能、續(xù)駛里程以及制動(dòng)能量回收的效率等。電池的成本和循環(huán)壽命直接影響車輛的成本和可靠性，所有影響電池性能的參數(shù)必須得到優(yōu)化。電動(dòng)車的電池在使用中發(fā)熱量很大，電池溫度影響電池的電化學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行、循環(huán)壽命和充電可接受性、功率和能量、安全性和可靠性。所以，為了達(dá)到最佳的性能和壽命，需將電池包的溫度控制在一定范圍內(nèi)。減小包內(nèi)不均勻的溫度分布以避免模塊間的不平衡，以此避免電池性能下降，且可以消除相關(guān)的潛在危險(xiǎn)。由于電池包的設(shè)計(jì)既要密封、防水、防塵、絕緣等，又要考慮空氣流流場(chǎng)分布、均勻散熱，所以電池包的散熱通風(fēng)設(shè)計(jì)，成為電動(dòng)車研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HA

21、RBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 20 頁(yè) 3 3整車控制技術(shù)整車控制技術(shù)新型純電動(dòng)轎車整車控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)新型純電動(dòng)轎車整車控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速構(gòu)，即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CANCAN總線和車身系統(tǒng)的低速總總線和車身系統(tǒng)的低速總線。高速線。高速CANCAN總線每個(gè)節(jié)點(diǎn)為各子系統(tǒng)的總線每個(gè)節(jié)點(diǎn)為各子系統(tǒng)的ECUECU。低速。低速總線按物理位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)、基本原則是基于空間位總線按物理位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)、基本原則是基于空間位置的區(qū)域自治。置的區(qū)域自

22、治。實(shí)現(xiàn)整車網(wǎng)絡(luò)化控制，其意義不只是解決汽車電子實(shí)現(xiàn)整車網(wǎng)絡(luò)化控制，其意義不只是解決汽車電子化中出現(xiàn)的線路復(fù)雜和線束增加問題，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)化中出現(xiàn)的線路復(fù)雜和線束增加問題，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)的通訊和資源共享能力成為新的電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的通訊和資源共享能力成為新的電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車上應(yīng)用的一個(gè)基礎(chǔ)，同時(shí)也為在汽車上應(yīng)用的一個(gè)基礎(chǔ)，同時(shí)也為X-by-WireX-by-Wire技術(shù)技術(shù)提供有力的支撐。提供有力的支撐。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車

23、技術(shù) 第 21 頁(yè) 4整車輕量化技術(shù) 整車輕量化始終是汽車技術(shù)重要的研究?jī)?nèi)容。純電動(dòng)汽車由于布置了電池組，整車重量增加較多，輕量化問題更加突出。（1）通過對(duì)整車實(shí)際使用工況和使用要求的分析，對(duì)電池的電壓、容量、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、整車性能等車輛參數(shù)的整體優(yōu)化，合理選擇電池和電動(dòng)機(jī)參數(shù)。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 22 頁(yè)（2）通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和集成化、模塊化優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕動(dòng)力總成、車載能源系統(tǒng)的重量。這里包括對(duì)電動(dòng)機(jī)及

24、驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)系、冷卻系統(tǒng)、空調(diào)和制動(dòng)真空系統(tǒng)的集成和模塊化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)得到優(yōu)化；電池、電池箱、電池管理系統(tǒng)、車載充電機(jī)組成的車載能源系統(tǒng)的合理集成和分散，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。（3）積極采用輕質(zhì)材料，如電池箱的結(jié)構(gòu)框架、箱體封皮、輪轂等采用輕質(zhì)合金材料。（4）利用CAD技術(shù)對(duì)車身承載結(jié)構(gòu)件（如前后橋、新增的邊梁、橫梁等）進(jìn)行有限元分析研究，用計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 23 頁(yè) 電動(dòng)汽車動(dòng)力

25、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足車輛對(duì)動(dòng)力性能和續(xù)駛里程的要求。車輛行駛的動(dòng)力性能可以用以下四個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)：（1）起步加速性能 車輛在設(shè)定時(shí)間內(nèi)由靜止加速到額定車速或走過預(yù)定的距離的能力。（2）以額定車速穩(wěn)定行駛的能力 對(duì)電動(dòng)汽車來說，蓄電池和電動(dòng)機(jī)應(yīng)該能提供車輛以額定車速穩(wěn)定行駛的全部功率需求，并且根據(jù)我國(guó)的道路狀況至少能克服坡度為3%的路面阻力。 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 24 頁(yè) （3）以最高車速穩(wěn)定行駛的能力在電動(dòng)汽車上，

26、電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率應(yīng)該能夠維持車輛以最高車速行駛。 （4）爬坡能力 電動(dòng)汽車能以一定的速度行駛在一定坡度的路面上。 另外，電動(dòng)汽車的蓄電池所輸出的電能和電量應(yīng)該能夠維持電動(dòng)汽車在一定工況下行駛額定的里程。 下面以改造型純電動(dòng)汽車為例，介紹其傳動(dòng)系統(tǒng)參下面以改造型純電動(dòng)汽車為例，介紹其傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì)。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 25 頁(yè)電動(dòng)機(jī)的功率包括額定功率和最大功率。電動(dòng)機(jī)的功率選得越大，則電動(dòng)汽車的后備功率越

27、多，加速和爬坡性能越好，但同時(shí)電動(dòng)機(jī)的體積和質(zhì)量也會(huì)迅速增加，而且會(huì)使電動(dòng)機(jī)不能經(jīng)常工作在峰值功率附近，從而會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，使電動(dòng)機(jī)的效率下降。因此，電動(dòng)機(jī)的功率不能選得太大，應(yīng)該依照電動(dòng)汽車的最高行駛車速、爬坡度和加速性能來確定電動(dòng)機(jī)的功率。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 26 頁(yè) 1根據(jù)汽車最高車速確定電動(dòng)機(jī)功率 設(shè)計(jì)中常常以先保證汽車預(yù)期的最高車速來初步選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)有的功率。已知電動(dòng)汽車期望的最高車速，選擇的電動(dòng)

28、機(jī)功率應(yīng)大體上等于但不小于汽車以最高車速行駛時(shí)行駛阻力消耗的功率之和。電動(dòng)汽車以最高車速行駛消耗的功率為 式中， 為整車質(zhì)量（kg）； 為滾動(dòng)阻力系數(shù)； 為迎風(fēng)阻力系數(shù)； 為迎風(fēng)面積（）； 為最高行駛車速（km/h）。 3maxmax761403600maxuACuMgfPDUMfDCAmaxu規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 27 頁(yè) 2根據(jù)汽車爬坡度確定電動(dòng)機(jī)功率 電動(dòng)汽車以某一車速爬上一定坡度消耗的功率為 式中， 為電動(dòng)汽

29、車行駛速度（km/h）； 為坡度。 3根據(jù)電動(dòng)汽車加速性能確定電動(dòng)機(jī)功率 電動(dòng)汽車在水平路面上加速行駛消耗的功率為aaDaiuMgiuACuMgfP36007614036003auiaaDaaudtduMuACuMgfP36007614036003規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 28 頁(yè)22022111RiiIMRIMtgfw式中， 為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 為車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2)； 為飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2)； 為車

30、輪半徑（m）； 為變速箱傳動(dòng)比； 為主減速器傳動(dòng)比。電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)能同時(shí)滿足汽車對(duì)最高車速、加速度及爬坡度的要求。所以電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的額定功率為電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的最大功率為式中， 為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率； 為電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)。 wIfIRgi0itaiUerPPPPmax，erePPmaxt規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 29 頁(yè) 在電動(dòng)機(jī)輸出特性一定時(shí)，傳動(dòng)系的傳動(dòng)比如何選擇，依賴于整車的動(dòng)力性指標(biāo)要求，即電動(dòng)汽車傳動(dòng)比的

31、選擇應(yīng)該滿足汽車最高期望車速、最大爬坡度以及對(duì)加速時(shí)間的要求。1傳動(dòng)系速比的上限 傳動(dòng)系速比的上限由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速和最高行駛車速確定。 式中， 為主減速器的傳動(dòng)比； 變速器的傳動(dòng)比。maxmax377. 0uRni giii00igi規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 30 頁(yè) 2傳動(dòng)系速比的下限 傳動(dòng)系速比的下限由下述兩種方法算出的傳動(dòng)系速比的最大值確定。 由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大行駛車速對(duì)應(yīng)的行駛阻力確定傳動(dòng)系

32、速比下限為 式中， 為最高車速對(duì)應(yīng)的行駛阻力； 為電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。 由電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力確定傳動(dòng)系速比下限為 式中， 為最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力（N）； 為電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）。maxmaxutuTRFimaxuFmaxuTmaxmaxTRFitimaxiFmaxT規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 31 頁(yè) 電池組容量的選擇主要考慮汽車行駛時(shí)的最大輸出功率和消耗的能量，以保證電動(dòng)汽

33、車對(duì)動(dòng)力性和續(xù)駛里程的要求。 1由電動(dòng)汽車所需的最大功率選擇電池組數(shù)目 蓄電池的攜帶能量必須大于或等于電動(dòng)汽車的最大能耗，如此才能保證電動(dòng)汽車行駛要求。所以要求電池組數(shù)目為 式中， 為電動(dòng)機(jī)的工作效率； 為電動(dòng)機(jī)控制器的工作效率； 為單個(gè)電池組所包含的電池的數(shù)目。NPPnecebemaxmaxeecN規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 32 頁(yè) 2由續(xù)駛里程選擇電池組的數(shù)目 在汽車充電前，蓄電池所攜帶的能量必須保證電動(dòng)汽車能夠行駛

34、一定的里程。所以電池組數(shù)目為 式中， 為續(xù)駛里程（km）； 為電動(dòng)汽車行駛1km所消耗的能量（kW）； 為單個(gè)電池的電容（Ah）； 為單個(gè)電池的電壓（V）。 從二者中選擇較大者確定電池組組數(shù)。NVCLWnss1000LWsVsC規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 33 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例下面以某一型號(hào)的汽車為例，介紹改裝型電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)。1.電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇電動(dòng)機(jī)類型選取交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 由式（4-1）（4-6）計(jì)算得到電

35、動(dòng)機(jī)的最大功率 =71.3348kW。電動(dòng)汽車所用的電動(dòng)機(jī)具有較大的過載能力，最大功率可達(dá)額定功率的3倍左右。因此，按勻速模式選擇的電動(dòng)機(jī)功率完全能夠滿足加速模式下動(dòng)力性能的要求。 參考ADVISOR并查閱電工手冊(cè)選擇交流電機(jī)參數(shù)：額定功率 =30kW；額定電壓 =220V；最大電流 =180A；過載系數(shù) =2.4 ；最高轉(zhuǎn)速 =9000r/min。maxePerPerUmaxeImaxn規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 34

36、頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例2. 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的選擇目前，電動(dòng)汽車主要在市區(qū)和城市近郊使用，它所遇到的工況多種多樣，最低穩(wěn)定車速在36km/h范圍內(nèi)，最高車速可達(dá)100km/h，甚至更高。電動(dòng)汽車在行駛過程中所遇到的阻力變化很大，變化范圍在6倍以上，而單靠電動(dòng)機(jī)的力矩變化是不能滿足電動(dòng)汽車行駛性能要求的。因此，在電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間需要安裝減速器和變速器，一方面使電動(dòng)汽車滿足行駛性能要求，另一方面使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常保持在高效率的工作范圍內(nèi)工作，減輕電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池組的負(fù)荷。為了滿足電動(dòng)汽車行駛阻力的變化范圍，減輕電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池的負(fù)荷，提高工作效率，又使傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不過于復(fù)雜以至降低工作效率，這里采

37、用檔變速器。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 35 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例（1）主減速器速比的選擇 設(shè)傳動(dòng)系變速器第檔為直接檔即 =1，電動(dòng)機(jī)的最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 =9000r/min，所以由式（4-7）得， 7.9170。又因?yàn)?1.3326。參考多種汽車主減速器速比經(jīng)驗(yàn)值及ADVISOR仿真試驗(yàn)的反復(fù)驗(yàn)證，初步確定主減速器速比 為4.3245。（2）變速器速比的選擇 汽車傳動(dòng)系各檔的傳動(dòng)比大體上按等比級(jí)數(shù)分配，這種分配變速器速

38、比的方法使汽車經(jīng)常工作在大的功率范圍內(nèi)，可以充分利用蓄電池所提供的一次充放電的有限能量，提高動(dòng)力性，增加續(xù)駛里程。3gimaxn0i0i0i規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 36 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例綜上可得， =2.0898；根據(jù)等比級(jí)數(shù)的分配方法 得， =1.4456 1giqiiiigggg322112ggiqi規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL

39、 OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 37 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例3.蓄電池參數(shù)的選擇電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的選用不僅應(yīng)該考慮動(dòng)力性因素，還應(yīng)該考慮環(huán)保方面的因素。電池類型選擇鎳氫電池，其比電容達(dá)250Ah，比電壓1.2V，比能量達(dá)80Wh/kg，比功率230W/kg。（1）由電動(dòng)機(jī)功率確定電池組的數(shù)目 在實(shí)際應(yīng)用中電池的最大功率應(yīng)限制為式中， 為單體電池電動(dòng)勢(shì)； 為等效內(nèi)阻 。由式求得單個(gè)電池的最大輸出功率為 =1.3853kW，進(jìn)而得， =21.7035。int20max92REPb0EintRmaxbPn規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（

40、威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 38 頁(yè)（2）由續(xù)駛里程確定電池組的數(shù)目 由前面得， =15.9705。考慮到電池放電深度一般不超過80%，故取 =19.9631。 綜上，取電池組數(shù)目n=22。 電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)都是從汽車行駛時(shí)所消耗的能量出發(fā)推導(dǎo)計(jì)算得到的，理論上，它的動(dòng)力性、續(xù)駛里程都應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)要求。 nn規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE

41、ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 39 頁(yè) 電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)是否滿足要求，需要對(duì)電動(dòng)汽車的性能進(jìn)電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)是否滿足要求，需要對(duì)電動(dòng)汽車的性能進(jìn)行仿真分析。基于行仿真分析。基于ADVISORADVISOR建立電動(dòng)汽車主要部件及整車建立電動(dòng)汽車主要部件及整車仿真模型，組成如下圖所示。仿真模型，組成如下圖所示。 整車模型組成示意圖規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 40 頁(yè)1.電動(dòng)機(jī)仿真模型 電動(dòng)汽車用

42、的交流電動(dòng)機(jī)/控制器仿真模型總成，包括轉(zhuǎn)動(dòng)慣量影響子模塊、轉(zhuǎn)速評(píng)價(jià)器、轉(zhuǎn)矩限制子模塊以及溫度控制子模塊等。電動(dòng)機(jī)/控制器仿真模型能夠把需求的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為電能需求并把電能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸出。此模塊可以計(jì)算牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率以及對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制，并控制牽引電機(jī)的溫度；電動(dòng)機(jī)特性圖輸入控制電動(dòng)機(jī)的特性，并對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及電動(dòng)機(jī)溫度的影響進(jìn)行計(jì)算，最后得到電動(dòng)機(jī)輸出的有效驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以及電動(dòng)機(jī)輸入的能量。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程

43、學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 41 頁(yè)2蓄電池仿真模型 蓄電池在充放電時(shí)伴隨著復(fù)雜的化學(xué)反映，產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致電池溫度也會(huì)發(fā)生變化。因此蓄電池的電化學(xué)特性是一個(gè)與各種隨機(jī)變量相關(guān)的非線性函數(shù)。實(shí)際上，電化學(xué)電池動(dòng)態(tài)模型的建立一方面從分析內(nèi)在機(jī)理出發(fā)，另一方面借助試驗(yàn)測(cè)試來擬合非線性變量之間的關(guān)系，建模的基礎(chǔ)是確定電動(dòng)勢(shì)以及內(nèi)阻的特性函數(shù)。蓄電池仿真模型總成，包括開路電壓和內(nèi)阻計(jì)算子模塊、功率限制子模塊、負(fù)載電流計(jì)算子模塊、SOC計(jì)算子模塊、蓄電池散熱子模塊等。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBIL

44、E ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 42 頁(yè)蓄電池所容納的充電量被看作常數(shù)，并受到最小開路電壓的限制。電池放電過后需要重新補(bǔ)充的電量受到庫(kù)侖定律的影響，最大充電量受到電池最大開路電壓限制。當(dāng)電池完全被當(dāng)作一個(gè)已知內(nèi)阻的電壓源時(shí)，與之相連接的部件（如電動(dòng)機(jī)）將被看作耗能元件。電池的輸出功率受等效電路輸出的最大功率、電動(dòng)機(jī)功率、控制器接受的最大功率的影響。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 43 頁(yè)3

45、車身仿真模型 車身模型構(gòu)成它包括滾動(dòng)阻力、坡度阻力、迎風(fēng)阻力、加速阻力計(jì)算子模塊、汽車車速計(jì)算子模塊。電動(dòng)汽車的車速是評(píng)判電動(dòng)汽車的一項(xiàng)重要指標(biāo)，所以汽車車速計(jì)算子模塊在模型總成中也具有相當(dāng)重要的作用，通過該模塊計(jì)算出汽車行駛車速，從而推算出汽車的行駛阻力，根據(jù)車輪反饋而來的汽車需要的驅(qū)動(dòng)力和線性速度，計(jì)算出傳遞給汽車所需要的驅(qū)動(dòng)力以及更新下一刻車速。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 44 頁(yè)4.主減速器和變速器仿真模型主減速器

46、仿真模型總成通過車輪/輪軸傳遞的主減速器輸出端需要的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以及由變速器反饋而來的有效轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，修正主減速器輸入端的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速算出主減速器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。變速器仿真模型總成由輸入輸出軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計(jì)算子模塊、變速器控制子模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量影響子模塊、轉(zhuǎn)矩?fù)p失子模塊等構(gòu)成。此模型總成通過主減速器模型傳遞的變速器需要輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以及由電動(dòng)機(jī)/控制器模型反饋而來的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，修正變速器的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速算出變速器的輸出有效轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。主減速器和變速器仿真模型都具有傳遞和修正轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的作用。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL O

47、F AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 45 頁(yè)5.純電動(dòng)汽車整車仿真模型綜上，將各個(gè)模塊封裝連接組成純電動(dòng)汽車的整車模型如下圖所示。整車仿真模型 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 46 頁(yè) 6.仿真結(jié)果汽車在實(shí)際行駛過程中不可能長(zhǎng)時(shí)間在穩(wěn)定車速下行駛，尤其是在市區(qū)行駛時(shí)，電動(dòng)汽車在行駛中常常伴有頻繁的加速、減速、怠速、停車等行駛工況。行駛工況應(yīng)該在對(duì)實(shí)際路面和交通狀況的大量統(tǒng)

48、計(jì)的基礎(chǔ)上得出的，能夠反映車輛在實(shí)際使用中的狀況。我國(guó)尚沒有建立準(zhǔn)確的完整的道路行駛工況，所以選用日本10-15工況來進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下圖所示。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 47 頁(yè)ADVISOR仿真結(jié)果 從右圖中的車速、荷電狀態(tài)、功率、轉(zhuǎn)矩變化曲線可以得出如下結(jié)論：電動(dòng)汽車的匹配參數(shù)滿足選擇的工況要求，行駛穩(wěn)定；電動(dòng)汽車得到的轉(zhuǎn)矩、功率滿足所需要的動(dòng)力性要求；荷電狀態(tài)變化較為平穩(wěn)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如果對(duì)所設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車的

49、性能不滿意，可以對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，直到滿意為止。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 48 頁(yè) 目前，影響純電動(dòng)汽車發(fā)展的主要因素之一是續(xù)駛里程短。為了盡可能地提高純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，有必要對(duì)其影響因素進(jìn)行分析。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 49 頁(yè) 1等

50、速行駛續(xù)駛里程的計(jì)算 汽車在良好的水平路面上一次充電后等速行駛直至消耗掉全部攜帶的電能為止所行駛的里程，稱為等速行駛的續(xù)駛里程。它是電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)之一。（1）汽車以速度v等速行駛時(shí)所需的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 和功率 分別為MPiRAuCfGMga/21.15)(2DiRuAuCfGPgaa6)./3(/21.15)(2D規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 50 頁(yè) （2）根據(jù)電機(jī)的類型（如交流和直流電機(jī)）和控制方式（如晶閘管調(diào)速和

51、PWM方式等）的不同可以確定電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩M 和電池放電電流I的關(guān)系即： ；也可以確定電機(jī)的輸出功率 與電機(jī)效率 的關(guān)系，即 （3）電池?cái)y帶的額定總能量為 式中， 為電池的額定容量（Ah）；Ue為電池的端電壓（V）；Ge為電動(dòng)汽車攜帶的電池總量（kg）；q為電池比能量（Wh/kg）。 MII P)(PqGUQWeem0mQ規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 51 頁(yè)根據(jù)電池放電特性，電池以高于額定放電電流Im的電流I放電時(shí)，其總

52、能量要相應(yīng)減少。以鉛酸電池為例，當(dāng)電池以大電流 放電時(shí)，總能量 為式中，當(dāng) 3時(shí)， =1.313；當(dāng) 3時(shí)， =1.414。（4）等速行駛續(xù)駛里程IW1kmeIIqGWmII /kmII /ks()k 1meIWVPG quPI MP規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 52 頁(yè)2多工況行駛續(xù)駛里程的計(jì)算 多工況續(xù)駛里程為式中， 為每個(gè)狀態(tài)行駛距離（km）； 為車輛能夠完成的狀態(tài)總數(shù)。kiiSS1iSk規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威

53、海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 53 頁(yè)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的影響因素較為復(fù)雜，其中最主要的因素是車載能源問題。續(xù)駛里程與電動(dòng)汽車在行駛過程中所消耗的能量密切相關(guān)，影響因素主要來自電動(dòng)汽車行駛的外部條件和電動(dòng)汽車本身的結(jié)構(gòu)條件。這里以某改造型電動(dòng)汽車為例，定性分析影響純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的因素。1滾動(dòng)阻力系數(shù)對(duì)續(xù)駛里程的影響輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)越小，續(xù)駛里程越大。所以降低輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)可明顯增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。特別是對(duì)低速、整車質(zhì)量較大的電動(dòng)汽車，尤其如此。

54、因此，采用滾動(dòng)阻力系數(shù)小的子午線輪胎，增大輪胎氣壓等是增加電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的重要途徑。 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 54 頁(yè)2空氣阻力系數(shù)對(duì)續(xù)駛里程的影響空氣阻力系數(shù)越小，續(xù)駛里程越大；車速越大，空氣阻力系數(shù)對(duì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的影響明顯。通過對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行流線型設(shè)計(jì)，底部做成光滑表面，同時(shí)取消散熱器罩等措施，可以降低空氣阻力系數(shù)。3機(jī)械效率對(duì)續(xù)駛里程的影響提高電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，能有效地增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。

55、電動(dòng)汽車整車質(zhì)量越小，行駛速度越低，機(jī)械效率對(duì)續(xù)駛里程的影響越大。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 55 頁(yè)4整車質(zhì)量對(duì)續(xù)駛里程的影響整車質(zhì)量越大，續(xù)駛里程越??；并且不同車速時(shí)，續(xù)駛里程也不相同。為了降低整車總重量，可通過采用輕質(zhì)材料的方法實(shí)現(xiàn)。5蓄電池參數(shù)對(duì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的影響蓄電池參數(shù)包括很多，這里主要從蓄電池的放電深度、電池比能量、電池箱串聯(lián)電池個(gè)數(shù)、電池箱并聯(lián)電池組數(shù)、蓄電池的自行放電等幾個(gè)方面分析。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家

56、（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 56 頁(yè)（1）蓄電池的放電深度 蓄電池的放電深度越大，電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程就越大；同時(shí)，車速和負(fù)荷對(duì)續(xù)駛里程的影響也很明顯（2）電池比能量 當(dāng)電動(dòng)汽車攜帶的電池總量一定時(shí)，電池參數(shù)中電池的比能量對(duì)續(xù)駛里程影響最大，可見提高電池的比能量對(duì)提高電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程意義重大。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEER

57、ING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 57 頁(yè) （3）電池箱串聯(lián)電池個(gè)數(shù)對(duì)續(xù)駛里程的影響 增加每個(gè)電池箱串聯(lián)電池的個(gè)數(shù)，電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程明顯增加。這主要是一方面由于增加了電池的數(shù)量，可以增加電池組的總能量?jī)?chǔ)備，另一方面由于電池組的電壓增高，在電池放電效率相同的情況下，減小了電池的放電電流，可以增加電池組的有效容量。 在增加電池?cái)?shù)量的同時(shí)，也增加了電動(dòng)汽車的總質(zhì)量，從而增加了電動(dòng)汽車的能量消耗，降低了電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。但每個(gè)電池箱電池?cái)?shù)量的增加，會(huì)增加電池組的電壓，電動(dòng)汽車的動(dòng)力性會(huì)得到提高。因此，電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配應(yīng)兼顧電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程和動(dòng)力性。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威

58、海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 58 頁(yè) （ 4）電池箱并聯(lián)電池組數(shù)對(duì)續(xù)駛里程的影響 在保持電池組總電壓的情況下，增加并聯(lián)電池箱的數(shù)量可顯著增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。這主要是一方面增加了電池的數(shù)量，可增加電池組的總能量?jī)?chǔ)備，另一方面由于并聯(lián)支路的增加，在各并聯(lián)支路電池箱不超過額定放電電流的情況下，可以增加電池組總的放電電流，從而增加電池組的額定容量。 增加電池箱并聯(lián)數(shù)量，可提高電池組的放電功率，電動(dòng)汽車的動(dòng)力性會(huì)顯著提高。因此，增加電池箱并聯(lián)數(shù)量可提

59、高電動(dòng)汽車的動(dòng)力性和續(xù)駛里程。但是，隨著電池?cái)?shù)量的增加，電池占整車質(zhì)量的比重和電動(dòng)汽車的總質(zhì)量也將增大，這將增加電動(dòng)汽車的能量消耗，降低電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 59 頁(yè)（5）自行放電率 蓄電池的自行放電率是指在電池的存放期間容量的下降率，即蓄電池?zé)o負(fù)荷時(shí)自身放電使容量損失的速度。顯然，自放電率越大，電池在存放期間的容量的損失就越多，能量的無用損耗越多，相應(yīng)的電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程也就越短。規(guī)格嚴(yán)格 功夫

60、到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 60 頁(yè) 6 6續(xù)駛里程其它影響因素的分析續(xù)駛里程其它影響因素的分析（1 1）行駛工況對(duì)續(xù)駛里程的影響）行駛工況對(duì)續(xù)駛里程的影響 行駛工況對(duì)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程影響很大。對(duì)行駛工況對(duì)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程影響很大。對(duì)于恒速行駛，電流隨車速的增加而增加，每公于恒速行駛，電流隨車速的增加而增加，每公里消耗的電能隨車速的升高增加，而電池的放里消耗的電能隨車速的升高增加，而電池的放電容量則隨車速的升高而減小，故其續(xù)駛里程電

61、容量則隨車速的升高而減小，故其續(xù)駛里程隨行駛車速的升高而減少。隨行駛車速的升高而減少。 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 61 頁(yè)（2）行駛的環(huán)境狀況對(duì)續(xù)駛里程的影響 在相同的車輛條件下，電動(dòng)汽車行駛的道路情況與環(huán)境氣候?qū)﹄妱?dòng)汽車行駛的續(xù)駛里程有很大影響。如氣溫的高低一方面對(duì)電池的有效容量有很大影響，另一方面也會(huì)影響電動(dòng)汽車的總效率（電機(jī)效率、機(jī)械傳動(dòng)效率和電器元件的效率等）和通風(fēng)、冷卻、空調(diào)所消耗的能量。另外，風(fēng)力的方向與大小

62、、道路的種類（摩擦系數(shù)、坡度、平整性）及交通擁擠狀況都會(huì)使車輛的能量消耗增加或減小，從而使電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程有顯著的差別。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 62 頁(yè)（3）輔助系統(tǒng)和低電壓電器系統(tǒng)對(duì)續(xù)駛里程的影響 電動(dòng)汽車上制動(dòng)系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵需輔助電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其它還有照明、音響、空調(diào)、通風(fēng)、取暖等電器都需要消耗電池的能量。輔助系統(tǒng)和低電壓系統(tǒng)的功率越大，消耗的電能就越大，電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程就越小，動(dòng)力性能也會(huì)受到

63、影響。 由此可見，影響電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的因素眾多，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，盡可能綜合考慮各種因素的影響，提高電動(dòng)汽車的續(xù)駛歷程。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 63 頁(yè)4.4 4.4 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng) 電池管理系統(tǒng)是集監(jiān)測(cè)、控制與管理為一體的、復(fù)雜的電氣測(cè)控系統(tǒng)，也是電動(dòng)汽車商品化、實(shí)用化的關(guān)鍵。電池管理的核心問題就是SOC的預(yù)估問題，電動(dòng)汽車電池操作窗SOC的合理范圍是30%70%，這對(duì)保證電池壽命和整體的

64、能量效率至關(guān)重要。電動(dòng)汽車在運(yùn)行時(shí)，電池的放電和充電均為脈沖工作模式，大的電流脈沖很可能會(huì)造成電池過充（超過80%SOC）、深放（小于20%SOC）甚至過放（小于0%SOC），因此電動(dòng)汽車的控制系統(tǒng)一定要對(duì)電池的荷電狀態(tài)敏感，并能夠及時(shí)做出準(zhǔn)確的調(diào)整，這樣電池管理系統(tǒng)才能根據(jù)電池容量決定電池的充放電電流，從而實(shí)施控制，根據(jù)各只電池容量的不同識(shí)別電池組中各電池間的性能差異，并以此做出均衡充電控制和電池是否損壞的判斷，確保電池組的整體性能良好，延長(zhǎng)電池組的壽命。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE E

65、NGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 64 頁(yè)4.4 4.4 純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)準(zhǔn)確和可靠地獲得電池SOC是電池管理系統(tǒng)中最基本和最首要的任務(wù)，在此基礎(chǔ)上才能對(duì)電動(dòng)汽車的用電進(jìn)行管理，特別是防止電池的過充及過放。蓄電池的荷電狀態(tài)是不能直接得到的，只能通過對(duì)電池特性電壓、電流、電池內(nèi)阻、溫度等參數(shù)來推斷。這些參數(shù)與SOC的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)的關(guān)系。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù)

66、第 65 頁(yè) 電池管理系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵組成模塊，電池要配備電池管理系統(tǒng)才能正常工作，電池管理系統(tǒng)的功能主要包括： 1實(shí)時(shí)采集電池系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù) 實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。由于電池組中的每塊電池在使用中的性能和狀態(tài)不一致，因而對(duì)每塊電池的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)都要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 2確定電池的SOC 準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)力電池組的SOC，從而隨時(shí)預(yù)報(bào)電動(dòng)汽車儲(chǔ)能電池還剩余多少能量或儲(chǔ)能電池的SOC，使電池的SOC值控制在30%70%的工作范圍。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學(xué)院汽車工程學(xué)院新能源汽車技術(shù) 第 66 頁(yè) 3故障診斷與報(bào)警 當(dāng)蓄電池電量或能量過低需要充電時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命；當(dāng)電池組的溫度過高，非正常工作時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以保證蓄電池正常工作。 4電池組的熱平衡管理 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)是電池管理系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，其功能是通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作